MODELAGEM DE UM ABSORVEDOR DE VIBRAÇÕES DO TIPO HONEYCOMB COM ELEMENTOS DE LIGAS DE MEMÓRIA DE FORMA

Abstract

Shape memory alloys (SMAs) are intelligent materials, which can develop significant loads and displacements due to their complex thermomechanical behavior related to phase transformation. Pseudoelastic effect occurs in austenitic SMAs and is associated to the hysteretic behavior observed in the stress-strain curve. Nickel- titanium and copper based alloys present a significant volumetric density of energy and have been broadly applied in systems involving energy absorbers. The design of geometries with high dissipation capability represents a great challenge for the construction of SMA vibration absorbers due to the existing constitutive and geometric non-linearities. This work presents a methodology based on the finite element method developed to study the energy dissipation capability of a vibration absorber with SMA S-shaped elements connected to plates to form a honeycomb structure. A constitutive model with internal variables is used to describe the pseudoelastic behavior of the SMA. The proposed model is used as a tool for analyzing phase transformation distribution in order to establish geometries of vibration absorbers with SMA elements with high capacity of dissipating mechanical energy.

Ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys – SMAs) são materiais inteligentes capazes de desenvolver grandes forças e deslocamentos devido a seu complexo comportamento termomecânico associado a transformações de fase. O efeito pseudoelástico, presente em ligas austeníticas, está associado a um comportamento histerético na curva tensão-deformação. Ligas de níquel-titânio e à base de cobre apresentam uma significativa densidade volumétrica de energia e têm sido, portanto, amplamente aplicadas em sistemas envolvendo absorvedores de vibração. O projeto de geometrias que propiciem alta capacidade dissipativa representa um grande desafio para a construção de absorvedores de vibração de SMA em função das não linearidades constitutivas e geométricas existentes. O presente trabalho apresenta uma metodologia baseada no método de elementos finitos desenvolvida para avaliar a capacidade de dissipação de energia de um absorvedor de vibrações com elementos de SMA em forma de S conectados a placas para formar uma estrutura do tipo honeycomb. Um modelo constitutivo com variáveis internas é utilizado para descrever o comportamento pseudoelástico da SMA. O modelo proposto é utilizado como uma ferramenta para analisar a distribuição de transformação de fase de modo a estabelecer geometrias de absorvedores de vibração com elementos de SMA de elevada capacidade de dissipação de energia mecânica.